овуються алюмо- або кремнетерміческое відновлення суміші Fe 2 O 3 з оксидами відповідних металів (Cr 2 O 3, WO 3, MoO 3 і т.буд.). При кремнетерміческом відновленні використовують елементарний кремній або феросиліцій. [4]
Для отримання надчистого заліза (10 - 6% домішок) використовують метод зонної плавки.
Для отримання чавуну або сирого заліза (сплави заліза з вуглецем) використовуються мінерали, що не містять сірку, миш'як і фосфор: гематит, лимонит, магнетит, сидерит. [5]
Отримання чавуну шляхом відновлення залізних руд здійснюється в доменних печах. Процес перетворення чавуну (сирого заліза) у ковкий залізо проходить шляхом окислення і часткового видалення домішок (S, P, As, Si та ін.), Тобто шляхом афінажу по процесу Пудделя, Бессемера, Томаса або Мартена.
Доменна піч має форму двох усічених конусів, які з'єднані підставами. Її висота - 65 м, діаметр 5-11м. Робочий об'єм печі - 200-2000 м 3, продуктивність - близько 2000 т чавуну на добу. Верхній конус печі називається шахтою. Він зроблений з вогнетривких цеглин і має у верхній частині так званий «колошник» - автоматичний пристрій для видалення доменних газів. Нижній конус зроблений з вогнетривкого силікатної цегли. У його нижній частині знаходиться горн, що має циліндричну форму. Сама піч підтримується металевими конструкціями, так як має достатньої велику вагу.
Процес виплавки чавуну проходить так: зверху в доменну піч завантажують подрібнену залізну руду, яку пошарово перемішують з коксом; знизу під тиском надходить попередньо нагріте повітря, в якому згорає кокс. Утворений при горінні оксид вуглецю відновлює залізо з його оксидів:
CO + Fe 2 O 3=2Fe + 3CO 2?
Так як реакція оборотна, відповідно до принципу Ле-Шательє, рівновага зміщується вліво при підвищеній температурі. Тому реакція здійснюється, в основному, у верхній частині печі, де температура нижче. Частина Fe 2 O 3 відновлюється тільки до FeO:
Fe 2 O 3 + CO=2FeO + CO 2?
У нижній частині печі, де температура дуже висока, відновником є ??безпосередньо вуглець:
FeO + C=Fe + CO
Внаслідок дуже високої температури в нижній частині печі залізо плавиться і стікається вниз. Простір, звільнене у зв'язку з цим, заповнюють зверху новими шарами руди і коксу. [8]
Залізо і його сплави активно застосовуються у всіх галузях промисловості у зв'язку з його можливістю зберігати механічні та фізико-хімічні властивості при температурах до 900 ° C. Сплави заліза бувають декількох типів: магнітні, немагнітні, кислотостійкі, тверді, нержавіючі, жароміцні та ін.
Сталі використовуються у виробництві електровозів, вагонів, залізно-дорожніх рейок, тракторів, бурових установок, підйомних кранів і застосовуються в багатьох інших галузях. [12]
Крім сталі і чавуну відомі сплави, що містять 4-6,5% заліза, такі як латунь і бронза. У них залізо служить добавкою для модифікації міцності, пластичності, твердості, ковкості, швидкості старіння і ін. Властивостей.
Залізо і його сплави для сучасної техніки мають величезне значення. Витрата заліза перевищує 100 млн. Тонн на рік у всьому світі. [17]
. 3 Фізичні властивості та хімічні властивості
Чисте залізо в компактному стані являє собою сріблясто-сірий метал з синюватим відливом, що має густину 7,867 г/см 3, твердість 4-5 за шкалою Мооса, т. пл. 1 536 ° C і т. Кип. 3250 ° C. Заліза існує у вигляді чотирьох аллотропних модифікацій, а саме:?-Fe, Стійке до 768 ° C,?-Fe, Стійке в інтервалі 768-906 ° C,?-Fe, Стійке в інтервалі 906-1401 ° C, і?-Fe, Стійке в інтервалі 1401-1536 ° С.
Модифікація? ,? ,? мають кубічну об'емноцентрірованную кристалічну структуру, а модифікація?-гранецентрірованную кубічну структуру решітки. Модифікація? і?- Ферромагнітни, а? і?- Діамагнітни. Феромагнетизм зникає, коли залізо підігрітий до точки Кюрі 768 ° C. [3]
У тонко подрібненому стані металеве залізо володіє пірофорні властивості і утворюється в результаті перегонки амальгами заліза або відновлення Fe 2 O 3 воднем приблизно при 270 °.
Гаряче ПІРОФОРНА залізо мимовільно загоряється на повітрі, оскільки, будучи тонкоподрібненим і маючи водень включення, енергійно взаємодіє з киснем повітря. [14]
Відомо дуже велике число сплавів (чавуни, сталі та ін.), утворених залізом з різними металами (З, Ni, Мn, Сr, Мо, W, V, Nb, Zr, Sb, Ti, Sn, Pb, Al, Be, Mg, Zn і Cu), а також з неметалами - вуглецем, кремнієм, азотом, фосфором, сіркою, воднем.
Було відмі...
